CN100549701C - 一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备 - Google Patents

Abstract

一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备，在主轴上从左至右依次安装螺母、压盘、骨架安装座、主动轮、锁紧机构和手柄，螺母和压盘将敏感线圈骨架固定在骨架安装座上，骨架安装座和主动轮通过联轴器安装在主轴上，主轴轴承座通过支撑骨固定于底座上并分别位于主动轮两侧以固定主轴，通过摇动手柄带动主轴及线圈骨架转动，从而带动主动轮转动并通过传动带带动导纤机构工作；锁紧机构安装在手柄和靠近手柄的主轴轴承座之间，用于锁定主轴的转动，使得线圈骨架保持所在位置。此种绕制设备具有对光纤无外加扭转应力、光纤张力可控、光纤间距可调、操作简单等优点，可用于干涉度量式光纤电流传感器敏感线圈的绕制，保证敏感线圈性能的一致性。

Description

一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备

技术领域

本发明涉及一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备。

背景技术

采用单模光纤或低双折射光纤绕制而成的光纤电流传感器(OCT)敏感线圈，其内部传输偏振光时，由于磁光法拉第效应的作用，会响应流过导体的电流所引起的磁场变化，从而产生相移。由于光纤敏感线圈安装在高压线路上，受外界环境温度的影响，光纤电流传感器(OCT)的响应会随着温度的变化而变化，导致测试结果存在误差，如果不采取措施，对于温度变化较大的环境下(-40～+65℃)，要达到0.2％误差以下的高精度测量是较难实现的。

引起OCT温度灵敏度的原因主要有光纤纤芯内部残余应力和芯径不均，或者光纤的弯曲、扭曲等外部原因。目前已有一些文献介绍了内部应力可以用退火或者在光纤制造期间旋转光纤预制棒而将其温度灵敏度减至最小，但光纤的弯曲、扭曲在敏感线圈绕制过程中是不可避免的，如果手拿着光纤绕制在骨架的侧面或平面上，则弯曲、扭曲等外加应力引起的双折射将很难复制，从而导致光纤敏感线圈各项性能指标的一致性较差，无疑增加了后期标定的工作量。

传统的光纤绕环机用于绕制光纤陀螺的敏感线圈。一般包括电控系统、供纤机构、排纤机构、收纤机构和张力控制机构。由于为绕制百米以上光纤陀螺而设计，需要电控，结构复杂，被绕光纤需要事先绕制在从动轮上，主动轮和从动轮之间的光纤距离较大，光纤之间是紧密排布，无法精确控制光纤间距和光纤拉应力，还容易引入扭转应力，因而不适于绕制光纤间距和应力准确控制、绕制过程需要人为监控、光纤仅有几米的光纤电流传感器敏感线圈。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种无扭转应力、光纤的拉应力和绕制间距可精确控制的光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备。

本发明的技术解决方案是：一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备，其特征在于包含：导纤机构、骨架安装座、联轴器、主动轮、主轴、锁紧机构、主轴轴承座、传动带、支撑骨、手柄、底座、压盘、螺母；主轴上从左至右依次有螺母、压盘、骨架安装座、主动轮、锁紧机构和手柄，螺母和压盘将敏感线圈骨架固定在骨架安装座上，骨架安装座和主动轮通过联轴器安装在主轴上，主轴轴承座通过支撑骨固定于底座上并分别位于主动轮两侧以固定主轴，通过摇动手柄带动主轴及敏感线圈骨架转动，从而带动主动轮转动并通过传动带带动导纤机构工作；锁紧机构安装在手柄和靠近手柄的主轴轴承座之间，用于锁定主轴的转动，使得敏感线圈骨架保持所在位置。

所述的导纤机构安装在底座上，从左至右依次有导纤器、纤位调节滑杆、丝杠、从动轮和联轴器，导纤器上有不同直径的过纤孔，导纤轴承座位于从动轮的两侧，用以固定丝杠；导纤器安装在纤位调节滑杆外侧，纤位调节滑杆安装在丝杠的一端，从动轮通过联轴器安装在丝杠上，从动轮在传动带的驱动下带动丝杠转动，从而带动导纤器)和纤位调节滑杆沿丝杠的轴向前后移动；纤位调节滑杆用于调节导纤器的位置，保证在绕制不同直径的敏感线圈骨架时，光纤和过纤孔垂直于地面且在同一直线上。

所述的锁紧机构包含锁紧盘和锁紧插销，锁紧插销可以通过锁紧盘上的固定孔将锁紧盘和轴承座固定，避免骨架安装座绕轴运动。

所述的骨架安装座的形状根据敏感线圈骨架的形状确定，可以为“十”字型、或“米”字型、或圆形，且骨架安装座上有限位槽，用于固定不同直径的敏感线圈骨架。

所述的过纤孔的直径范围为0.16mm～0.9mm，可对各种不同直径的光纤进行绕制。。

所述的丝杠可以选取不同的螺纹方向和螺纹间距；根据螺纹方向，可分为左螺纹丝杠和右螺纹丝杠，分别用以控制丝杠沿轴向的前进和后退；根据不同的螺纹间距可以控制敏感线圈的绕制间距，螺纹间距范围为0.25mm～5mm，可以控制光纤在骨架线圈上的绕制宽度。

还包含垂纤坠，悬挂在待绕制的光纤上，垂纤坠可以使绕制前的光纤具有预紧力，可控预紧力范围为0g～15g。

本发明与现有技术相比的优点在于：由于本发明上述的结构设计，并通过更换左、右螺纹丝杠即可控制导纤器沿轴向的前进和后退，从而控制光纤在骨架上的绕制方向，通过改变螺纹的间距可以精确控制光纤在骨架轴向的绕制间距，操作简单。另外，通过在将要绕制的光线上悬挂不同重量的垂纤坠，即可控制光纤的预紧力，避免绕制过程中的扭转应力，保证线圈性能的一致性。

附图说明

图1为本发明光纤电流传感器敏感线圈绕制设备的主视图；

图2为本发明光纤电流传感器敏感线圈绕制设备的左视图。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明光纤电流传感器敏感线圈绕制设备包含导纤机构2，骨架安装座3，联轴器4、5、7，主动轮6，主轴8，锁紧机构9，主轴轴承座10、11，传动带12，支撑骨13、18，手柄14，底座15，压盘16，螺母17；主轴8上从左至右依次有螺母17、压盘16、骨架安装座3、主动轮6、锁紧机构9和手柄14，螺母17和压盘16将敏感线圈骨架1固定在骨架安装座3上，骨架安装座3和主动轮6通过联轴器4、5、7安装在主轴8上，主轴轴承座10、11通过支撑骨13、18固定于底座15上并分别位于主动轮6两侧以固定主轴8，通过摇动手柄14带动主轴8及敏感线圈骨架1转动，从而带动主动轮6转动并通过传动带12带动导纤机构2工作；锁紧机构9安装在手柄14和靠近手柄14的主轴轴承座10之间，用于锁定主轴的转动，使得敏感线圈骨架1保持所在位置。骨架安装座3的形状根据敏感线圈骨架1的形状确定，可以为“十”字型、或“米”字型、或圆形，且骨架安装座3上有限位槽，用于固定不同直径的敏感线圈骨架1。

导纤机构2安装在底座15上，从左至右依次有导纤器207、纤位调节滑杆206、丝杠201、从动轮204和联轴器203，导纤轴承座202、205位于从动轮204的两侧，用以固定丝杠201；导纤器207安装在纤位调节滑杆206外侧，纤位调节滑杆206安装在丝杠201的一端，从动轮204通过联轴器203安装在丝杠201上，从动轮204在传动带12的驱动下带动丝杠201转动，从而带动导纤器207和纤位调节滑杆206沿丝杠201的轴向前后移动；纤位调节滑杆206用于调节导纤器207的位置，保证在绕制不同直径的敏感线圈骨架1时，光纤和过纤孔208垂直于地面且在同一直线上。

锁紧机构9包含锁紧盘901和锁紧插销902，锁紧插销902可以通过锁紧盘901上的固定孔将锁紧盘和轴承座10固定，避免骨架安装座3绕轴运动。

丝杠201可以选取不同的螺纹方向和螺纹间距；根据螺纹方向，可分为左螺纹丝杠和右螺纹丝杠，分别用以控制丝杠201沿轴向的前进和后退；根据不同的螺纹间距可以控制敏感线圈的绕制间距。

采用本发明设备绕制敏感线圈的操作过程为：首先利用将需要绕制的敏感线圈骨架1安装在骨架安装座3上，将待绕制的敏感光纤放入导纤器207，利用纤位调节滑杆206调节过纤孔208的位置，保证光纤和过纤孔208垂直于地面在同一直线上，过纤孔208的直径为0.5mm，光纤一端固定在敏感线圈骨架1外侧柱面上，另一端用垂纤坠夹持，依靠垂纤坠使光纤具有一定预紧力，例如2g，悬垂一定时间，例如2小时，使其释放扭曲应力。然后根据敏感线圈绕制需要设置丝杠9螺纹间距和螺纹方向，如采用右螺纹丝杠，螺纹间距1mm，以每圈10秒的速度顺时针转动手柄(从手柄方向向安装架方向看)，导纤器207引导光纤沿骨架侧壁从靠近骨架安装座3的一侧向远离骨架安装座3一侧方向围绕骨架轴向环绕到骨架上，光纤线圈间距约为1mm。持续转动手柄14，直至绕制完成，用锁紧机构9锁住手柄14，敏感线圈骨架1即停止转动保持静止，在敏感线圈骨架1上对称位置均匀的点胶固化后，即可取下骨架。

本发明的绕制设备适用于各种光纤，排纤距离为0.25mm～5mm，能够保证光纤在自由状态下沿一定轨迹绕制在骨架上。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (7)

1、一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备，其特征在于包含：导纤机构(2)、骨架安装座(3)、联轴器(4、5、7)、主动轮(6)、主轴(8)、锁紧机构(9)、主轴轴承座(10、11)、传动带(12)、支撑骨(13、18)、手柄(14)、底座(15)、压盘(16)、螺母(17)；主轴(8)上从左至右依次有螺母(17)、压盘(16)、骨架安装座(3)、主动轮(6)、锁紧机构(9)和手柄(14)，螺母(17)和压盘(16)将敏感线圈骨架(1)固定在骨架安装座(3)上，骨架安装座(3)和主动轮(6)通过联轴器(4、5、7)安装在主轴(8)上，两个主轴轴承座(10、11)通过两个支撑骨(13、18)固定于底座(15)上并分别位于主动轮(6)两侧用以固定主轴(8)，通过摇动手柄(14)带动主轴(8)及敏感线圈骨架(1)转动，从而带动主动轮(6)转动并通过传动带(12)带动导纤机构(2)工作；锁紧机构(9)安装在手柄(14)和靠近手柄(14)的主轴轴承座(10)之间，用于锁定主轴的转动，使得敏感线圈骨架(1)保持所在位置。

2、根据权利要求1所述的一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备，其特征在于：所述的导纤机构(2)安装在底座(15)上，从左至右依次有导纤器(207)、纤位调节滑杆(206)、丝杠(201)、从动轮(204)和联轴器(203)，导纤器(207)上有不同直径的过纤孔(208)，两个导纤轴承座(202、205)位于从动轮(204)的两侧，用以固定丝杠(201)；导纤器(207)安装在纤位调节滑杆(206)外侧，纤位调节滑杆(206)安装在丝杠(201)的一端，从动轮(204)通过联轴器(203)安装在丝杠(201)上，从动轮(204)在传动带(12)的驱动下带动丝杠(201)转动，从而带动导纤器(207)和纤位调节滑杆(206)沿丝杠(201)的轴向前后移动；纤位调节滑杆(206)用于调节导纤器(207)的位置，保证在绕制不同直径的敏感线圈骨架(1)时，光纤和过纤孔(208)垂直于地面且在同一直线上。

3、根据权利要求1所述的一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备，其特征在于：所述的锁紧机构(9)包含锁紧盘(901)和锁紧插销(902)，锁紧插销(902)通过锁紧盘(901)上的固定孔将锁紧盘和轴承座(10)固定，避免骨架安装座(3)绕轴运动。

4、根据权利要求1所述的一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备，其特征在于：所述的骨架安装座(3)的形状根据敏感线圈骨架(1)的形状确定，为“十”字型、或“米”字型、或圆形，且骨架安装座(3)上有限位槽，用于固定不同直径的敏感线圈骨架(1)。

5、根据权利要求2所述的一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备，其特征在于：所述的过纤孔(208)的直径范围为0.16mm～0.9mm。

6、根据权利要求2所述的一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备，其特征在于：所述的丝杠(201)选取不同的螺纹方向和螺纹间距；根据螺纹方向，分为左螺纹丝杠和右螺纹丝杠，分别用以控制丝杠(201)沿轴向的前进和后退；根据不同的螺纹间距可以控制敏感线圈的绕制间距，螺纹间距范围为0.25mm～5mm。

7、根据权利要求1所述的一种光纤电流传感器敏感线圈的绕制设备，其特征在于：还包含垂纤坠，挂在待绕制的光纤上，垂纤坠可以使绕制前的光纤具有预紧力，可控预紧力范围为0g～15g。

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